CN102199022A - 一种自密实抗冻融混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程的混凝土技术领域，涉及一种自密实抗冻融混凝土。其特征是1m3混凝土中含有水泥375-475kg，细骨料785-835kg，粗骨料794-905kg，水160-175kg，粉煤灰0-126kg，磨细矿渣0-155kg，高性能减水剂6.75-9.55kg，废旧橡胶轮胎颗粒10-30kg。自密实抗冻融混凝土的制备工艺是机械搅拌，搅拌时间180秒-240秒。本发明的效果和益处是解决传统引气剂引入气泡的不稳定性，降低混凝土的生产成本，提供一种废旧轮胎橡胶的综合利用途径，减少环境污染，经济技术效益和社会效益显著。
Description
技术领域
本发明属于土木工程的混凝土技术领域，涉及一种新型的自密实抗冻融混凝土的配制技术，特别涉及到以一定粒径的废旧轮胎橡胶颗粒来配制自密实抗冻融混凝土的技术。
背景技术
废旧轮胎是固体工业废弃物的一种，随着橡胶工业及汽车工业的发展，大量的废旧轮胎、橡胶制品及边角料不断增多。世界环卫组织统计，世界废旧轮胎积存量已达30亿条，并以每年约10亿条的数字增长。我国废旧轮胎年产量已经超过1亿条，并以每年两位数的速度增长，目前我国废旧轮胎将超过2亿条，居世界首位。它是恶化自然环境、破坏植被生长、影响人类健康、危机地球生态环境的最有害垃圾之一。这些轮胎不仅对环境造成了巨大的威胁，而且是一种严重的资源浪费，因此如何对这些废旧轮胎进行处理及再利用已成为一个严重的社会问题。
通常处理固体废物的方法，如填埋、燃烧等，对废旧轮胎都不适用。作为新的固体污染源，废旧轮胎具有很强的抗热性、抗机械性和抗降解性。若深埋处理，上百年不会分解腐烂；若露天存放，不仅占用土地，而且极易滋生蚊虫、引发传染疾病、造成火灾等。废旧橡胶处理已成为世界性难题，国外某些国家对废旧轮胎的管理很严格，各轮胎生产厂卖新胎的同时有义务回收旧胎，废橡胶的运输处置有严密监管、欧共体的工作部门对废旧轮胎提出了禁止填埋的法令，并要求：提高轮胎回收比率至65％；提高轮胎平均使用寿命5％；提高翻新轮胎比率至25％；旧轮胎利用回收率达100％。荷兰、瑞典等均有专门禁止填埋废旧轮胎的法令，而将废橡胶资源综合利用，深加工生产了一系列的产品，作为重要的环保产业。并规定国家资助的沥青路面必须加5％的胶粉。
目前，废旧轮胎回收利用的途径主要有：作为燃料的来源之一；与煤比较，废旧橡胶具有很高的热值(29～37MJ/kg)，可用作水泥窑等特殊燃料等。直接作为原材料用于民用工程；被直接用于码头作船泊的缓冲器，用于构筑人工礁或防护堤或作为公路的防护栏、水土保护栏、建筑用的消音隔板或地下排水系统。生产再生橡胶；再生橡胶可以直接通过适当配方硫化加工成多种橡胶制品，一般轮胎的掺用量在5％以下。直接生产胶粉；胶粉按其原料来源可分为胎面胶粉和杂品胶粉，按胶粉的粒度可以分为粗胶粉和细胶粉、微细胶粉、超微细胶粉，按制备工艺可分为常温粉碎胶粉和冷冻粉碎胶粉，按胶粉的处理方法又可分为一般胶粉、活化胶粉或改性胶粉。
混凝土是现代工程结构的主要材料，我国每年混凝土用量约20亿立方米，规模大，耗资巨，居世界前列。随着高强、超高强混凝土的实践和应用，人们发现混凝土在满足强度要求的情况下，仍然发生结构破坏，而且属于低应力的脆断。因此，混凝土的脆性越来越受到重视。实际上，混凝土本质上是属脆性材料，只是随着混凝土强度的不断提高，其固有的脆性问题才愈显突出。混凝土的高强化与高脆性化的矛盾限制了混凝土的发展与应用。为了解决上述问题，人们一直努力探索通过混凝土材料改性来降低混凝土的脆性、提高延性。研究发现，在混凝土中掺加橡胶粉可以解决上述问题，橡胶混凝土已经显示出许多水泥混凝土不具备的独特优点。橡胶混凝土是以混凝土为基材，掺入胶粉(包括粒径较大的胶粒)制成的土木工程复合材料。胶粉主要通过物理作用改善混凝土的内部结构，不改变混凝土中各种材料的化学性能。橡胶是一种弹性模量较低的材料，掺入胶粉后，混凝土的韧性得到了改善，降低了混凝土的弹性模量。在橡胶混凝土中，橡胶对混凝土的影响主要有：对混凝土有保水作用，掺入橡胶后，混凝土的泌水得到改善，粘聚性增强。此外，橡胶作为细小的料群起着类似弹性纤维的作用，能减小体系的各种应力和约束微观裂纹，从而减少裂纹产生及阻止或减缓微裂纹发展而导致的混凝土断裂；同时形成吸收应变能的结构变形中心，大量吸收振动能，明显改善混凝土的抗冲击性能和减震性能。总体来说，与普通水泥混凝土相比，橡胶混凝土具有轻质、良好的弹性、韧性、耐久性能、减震性能、抗冲击性能、抗爆裂性能、透气透水、保温隔热性能和降噪隔声性能等特点，有潜力成为一种能较好地适应建筑市场需要的新的绿色建筑材料。
自密实混凝土由于具有高流动性和匀质性，施工无需振捣，靠混凝土本身的流动性和填充型达到密实的效果，可以减少施工噪音，保护环境。目前具有自密实和抗冻要求的混凝土基本上采用优质骨料、活性掺合料、高性能减水剂、引气剂技术来配制，具有混凝土总体成本高、所用引气剂生产工艺复杂且污染环境等缺点。
橡胶粉可代替传统化学类引气剂起到固体抗冻剂的作用，提高混凝土的抗冻性，而且使用橡胶粉作为混凝土的抗冻剂比使用引气剂有明显的优越性，可以避免新拌混凝土再搅拌、振动、运输及浇注过程中引入的气泡不稳定发生破坏。
因此复合采用废旧橡胶轮胎颗粒、高性能减水剂、矿物掺合料、优质骨料配置自密实抗冻融混凝土将具有显著的发展前景。
发明内容
本发明提供一种自密实抗冻融混凝土的配制技术，目的是解决传统引气剂引入气泡的不稳定性，降低混凝土的生产成本，提供一种废旧轮胎橡胶的综合利用途径，减少环境污染。
本发明的技术方案如下：
本发明的自密实抗冻融混凝土的组分和含量如下：1m3混凝土中水泥375-475kg，细骨料785-835kg，粗骨料794-905kg，水160-175kg，粉煤灰0-126kg，磨细矿渣0-155kg，高性能减水剂6.75-9.55kg，橡胶轮胎颗粒10-30kg。
自密实抗冻融混凝土的制备工艺是机械搅拌，搅拌时间180秒-240秒。
自密实抗冻融混凝土的主要原材料由水泥、砂、碎石、水、高性能减水剂、废旧橡胶轮胎颗粒、矿物掺合料组成。
水泥选用42.5级硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
细骨料采用砂，符合中砂级配要求，含泥量小于2.5％。
粗骨料采用碎石，粒径5-25mm，针片状含量小于8％。
高性能减水剂减水率大于28％，1小时坍落度损失小于50mm，通常为聚羧酸减水剂。
橡胶轮胎颗粒为机械常温一次性粉碎，粒径为80-150目，水分小于1％，金属含量小于0.1％。
粉煤灰选用I级粉煤灰；矿渣选用S95及以上。
混凝土的配合比设计依据体积法计算。砂率45-48％，水灰比0.30-0.50。
本发明的效果和益处是采用本技术可以配制C20-C60自密实抗冻融混凝土，混凝土拌合物初始坍扩度650mm-750mm；坍扩500mm需时间为9秒-10秒；骨含量差为6％-7％，坍扩中边高差8mm-10mm；L仪t40为1-142秒；1h坍扩度610mm-700mm；1h坍扩度500mm时间12秒。配制的自密实抗冻融混凝土比传统自密实抗冻融混凝土成本降低10-20％。以80-150目的废旧轮胎橡胶颗粒代替传统引气剂，采用的橡胶粉是废旧橡胶轮胎机械常温一次性粉碎工艺生产而得，消除了生产引气剂产生的化学污染，降低了生产成本。
本发明涉及的废旧橡胶轮胎综合利用技术中，我国废轮胎以每条产生5千克橡胶粉计算，则年产生5亿千克橡胶粉，以混凝土年产20亿立方米计，理论上每方混凝土只须掺加橡胶粉0.25千克便可以消化彻底，而本发明中橡胶粉在每立方混凝土中的掺量可达几十公斤，大大减少环境污染，具有良好的社会效益。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。以配制C40、C45、C50自密实抗冻融混凝土为例说明。
实施例1
某港口工程用C40自密实抗冻融混凝土，要求抗冻等级F250。
所用原材料及性能如下：
水泥：P·I 42.5硅酸盐水泥，某水泥厂生产，28天抗压强度49.6MPa。
砂子：河砂，细度模数2.85，II区中砂，表观密度为2.65g/cm3，堆积密度为1400kg/m3。
石子：粒径为5-25mm，表观密度为2.68g/cm3，堆积密度为1450kg/m3，针片度为5％。
水：自来水。
粉煤灰：I级粉煤灰。
矿渣：S95。
减水剂：MY-1聚羧酸减水剂，减水率35％。
橡胶粉：100目废旧轮胎橡胶粉。密度为1.116g/cm3，堆积密度290kg/m3。
混凝土配合比及性能如下：
实施例2
某桥梁工程用C45自密实抗冻融混凝土，要求抗冻等级F300。
所用原材料及性能同实施例1。
混凝土配合比及性能如下：
实施例3
某高速公路停车场工程用C50自密实抗冻融混凝土，要求抗冻等级F300。
所用原材料及性能同实施例1。
混凝土配合比及性能如下：
Claims (1)
1.一种自密实抗冻融混凝土，其特征在于，该自密实抗冻融混凝土的组分和含量如下：1m3混凝土中水泥375-475kg，细骨料785-835kg，粗骨料794-905kg，水160-175kg，粉煤灰0-126kg，磨细矿渣0-155kg，高性能减水剂6.75-9.55kg，橡胶轮胎颗粒10-30kg；
水泥选用42.5级硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥；
细骨料采用砂，符合中砂级配要求，含泥量小于2.5％；
粗骨料采用碎石，粒径5-25mm，针片状含量小于8％；
高性能减水剂减水率大于28％，1小时坍落度损失小于50mm；
橡胶轮胎颗粒为机械常温一次性粉碎，粒径为80-150目，水分小于1％，金属含量小于0.1％；
粉煤灰选用I级粉煤灰；矿渣选用S95及以上；
混凝土的配合比设计依据体积法计算；砂率45-48％，水灰比0.30-0.50。
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